Avancement de la conception 3D du diorama de la Batcave avec FreeCAD 1.1.1

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Résumé

La migration du projet BATLab112 vers la version 1.1.1 de FreeCAD, logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO) utilisé pour développer le diorama fonctionnel de la Batcave à l’échelle 1/12, constitue l’occasion de présenter un état d’avancement des travaux de conception numérique.… Lire la suite →

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La migration du projet BATLab112 vers la version 1.1.1 de FreeCAD, logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO) utilisé pour développer le diorama fonctionnel de la Batcave à l’échelle 1/12, constitue l’occasion de présenter un état d’avancement des travaux de conception numérique.

Après plusieurs années de développement, la modélisation 3D du diorama atteint un niveau de maturité important. Les principaux équipements industriels de la Batcave sont désormais entièrement définis dans leur architecture mécanique, tandis que les dernières évolutions portent essentiellement sur les systèmes électroniques et les détails d’intégration nécessaires à la réalisation des modèles opérationnels.

Une conception 3D des équipements industriels désormais largement finalisée

La conception détaillée des principaux équipements industriels du diorama est aujourd’hui pratiquement achevée. Les différentes architectures mécaniques ont été progressivement validées au moyen de simulations cinématiques réalisées sous FreeCAD, permettant de vérifier les déplacements, les courses mécaniques ainsi que les interactions entre les différents sous-ensembles.

Les derniers travaux concernent principalement le pont élévateur, équipement central du diorama BATLab112. Si sa conception mécanique est désormais stabilisée, les développements se concentrent sur les systèmes électroniques de commande, de contrôle et d’asservissement qui pilotent son fonctionnement. Leur développement approche désormais de son terme, même si quelques ajustements techniques restent encore nécessaires avant la validation définitive.

Migration vers FreeCAD 1.1.1 : une évolution bénéfique pour la conception du diorama

Comme évoqué dans le précédent article consacré aux évolutions de FreeCAD 1.1.1, la migration vers cette nouvelle version est née d’un besoin concret rencontré lors de la conception des éléments mécaniques associés au système électronique du pont élévateur.

Cette évolution du logiciel a permis de résoudre plusieurs difficultés techniques, notamment en améliorant significativement le rendu graphique des modèles 3D. La gestion des ombres projetées, auparavant source de confusion lors de l’analyse des assemblages complexes, offre désormais une représentation plus lisible des différentes pièces mécaniques.

La nouvelle fonctionnalité Lien (Link) constitue également une évolution majeure du processus de conception. Elle permet de créer des références vers des ensembles complets de pièces, selon un principe comparable aux clones déjà disponibles pour les objets individuels. Cette approche facilite considérablement la conception des structures répétitives, en particulier les supports mécaniques destinés aux chemins de câbles électriques présents dans l’ensemble du diorama.

Au-delà du gain de productivité, cette fonctionnalité améliore également la cohérence des modèles 3D en garantissant une meilleure synchronisation entre les différents assemblages utilisant des composants identiques.

Révision du modèle numérique et harmonisation des fichiers de conception

La migration vers FreeCAD 1.1.1 s’est également accompagnée d’une révision approfondie de l’ensemble du modèle numérique. Le nouveau rendu graphique, caractérisé par une apparence plus brillante des matériaux selon les paramètres d’affichage par défaut, a facilité l’identification de plusieurs imperfections mineures introduites au fil des nombreuses évolutions du projet.

Cette phase de relecture a conduit à corriger certains détails de conception tout en harmonisant les nomenclatures des fichiers, les conventions de nommage et les systèmes de gestion des versions. Ces opérations contribuent à améliorer la maintenabilité du projet et à préparer plus efficacement les futures évolutions.

Cette démarche est particulièrement illustrée par la conception des consoles de commande du pont élévateur. Les quatre consoles reposent désormais sur un modèle générique unique, enrichi de composants spécifiques en fonction des fonctions assurées par chaque équipement industriel. Cette approche modulaire simplifie les évolutions futures tout en garantissant une parfaite cohérence de conception.

Les systèmes électroniques du pont élévateur prennent forme

Depuis les dernières présentations consacrées aux simulations cinématiques des équipements industriels, les évolutions les plus significatives concernent les systèmes électroniques assurant le pilotage du pont élévateur.

L’ensemble est aujourd’hui constitué de quatre plateformes motorisées, de deux armoires électriques ainsi que du réseau complet de chemins de câbles assurant la distribution des alimentations électriques et des liaisons de commande. Ces différents équipements occupent désormais la totalité du niveau 0 de la Batcave, conformément à l’architecture fonctionnelle définie lors des phases de conception.

Les modèles opérationnels des plateformes motorisées ainsi que les armoires électriques intégrant les systèmes électroniques de contrôle et de régulation ont déjà été réalisés. Les prochaines étapes porteront principalement sur la fabrication et l’intégration des structures mécaniques supportant les chemins de câbles, dernière composante majeure de cet ensemble technique.

Une conception numérique qui prépare la réalisation du diorama fonctionnel

L’avancement actuel du projet BATLab112 témoigne de l’intérêt d’une démarche de conception numérique complète avant toute fabrication. La modélisation 3D sous FreeCAD, associée aux simulations cinématiques et au prototypage progressif des différents équipements, permet de sécuriser les choix techniques tout en réduisant les risques d’erreur lors de la réalisation des modèles opérationnels.

Cette méthodologie, inspirée des pratiques de l’ingénierie industrielle, contribue à faire du diorama de la Batcave non seulement un projet de modélisme fonctionnel à l’échelle 1/12, mais également un support pédagogique illustrant les différentes étapes de la conception mécanique, électronique et informatique d’un système technique complexe.

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Détail du garde-corps à l’échelle 1/12 du poste électrique du diorama de la Batcave .

  • Structure réalisée par assemblage boulonné de pièces fabriquées par impression 3D.
  • Barres transversales et caillebotis en métal

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La phase de câblage, quelque soit l’équipement concerné, est toujours une étape très incertaine pour plusieurs raisons.

  • Intégrer des fils électriques dans un diorama à l’échelle 1/12 pose le problème de la compatibilité de l’espace disponible face aux normes électriques concernant la section des fils électriques.
  • La phase de conception des équipements de la Batcave du projet BATLab112 passe la modélisation 3D de ces équipements. Cependant, modéliser des câbles est une tâche fastidieuse et chronophage, par conséquent, cette tâche est souvent trop peu développée dans les phases de conception.
  • Le câblage est généralement la dernière étape dans la fabrication d’un prototype. Mais la fabrication d’un premier prototype nécessite souvent quelques adaptations par rapport à la conception. Donc malgré tout le soin apporté lors de la phase de conception, le câblage mis en œuvre doit s’adapter à ces modifications.

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Après soudure des connecteurs sur le PCB installation dans l’armoire électrique.

  • Les 2 connecteurs bleus et les 2 switches implantés sur la gauche réalisent la fonction de sectionneur générale de l’alimentation électrique de tous les équipements de l’armoire.
  • Les connecteurs verts sont des bourbiers de connexion entre les équipements internes de l’armoire et les connecteurs externes.

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Après l’installation des supports et chemin de câbles dans la deuxième armoire électrique dédiée au pont élévateur, préparation de l’implantation du PCB supportant le bornier de connexion.

Story – Pont élévateur – 012

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Préparation des connecteurs de la deuxième l’armoire électrique dédiée au Pont élévateur.

  • 1 passe câble presse étoupe pour raccorder le câble d’alimentation électrique de l’armoire
  • 4 connecteurs de type Jack DC pour raccorder l’alimentation électrique des 4 moteurs du pont élévateur.
  • 2 connecteurs de type Jack Audio 3.5mm pour raccorder le câble des signaux de commandes manuelles du sens de rotation des moteurs et le câble du signal PWM de contrôle de la vitesse de rotation des moteurs.

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Installation du câblage entre les armoires électriques et l’électronique de commandes. Ce câblage permettra de valider le fonctionnement global de l’ensemble des dispositifs de contrôle des moteurs du pont élévateur. La structure mise en place, pour supporter ce câblage dans le laboratoire de test d’Alfred, permet de préparer la conception de la future structure définitive dans la Batcave.

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Fixation des deux cartes électroniques des Pont en H sur la structure de l’armoire électrique. Le design des supports est validé.

Story – Pont élévateur – 009

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Assemblage de la structure de la deuxième armoire électrique dédiée au pont élévateur à partir de pièces imprimées en 3D. Cette armoire est destinée à regrouper les équipements électroniques et électriques nécessaires au contrôle du sens de rotation des moteurs du pont élévateur. Cette armoire contient notamment deux cartes électroniques équipées d’un dispositif de pont en H, chaque carte contrôlant le sens de rotation de deux moteurs.